بررسی برداشت انرژی از ارتعاشات تیر ذوزنقه ای با یک لایه پیزوالکتریک با استفاده از روش پارامترهای توزیع شده

نیاز به تامین انرژی مدارهای کم مصرف الکترونیکی نظیر سنسورها و سیستم های بیسیم در سالهای اخیر مورد توجه محققان زیادی قرار گرفته است. وزن زیاد, عمر محدود باتری ها و همچنین مشکل تعویض آنها, دلایل اصلی برای برداشت انرژی الکتریکی از منابع انرژی محیطی می باشد. در میان منابع مختلف انرژی محیطی, ارتعاشات مکانیکی به دلیل در دسترس بودن رواج زیادی پیدا کرده است. از میان روش های گوناگون برداشت انرژی از ارتعاشات محیطی, روش پیزوالکتریک به دلیل داشتن تاثیرات مساعد کوپل الکتریکی-مکانیکی از روش های خوب برداشت انرژی می باشد. متداول ترین وسیله برداشت کننده انرژی از ارتعاشات, تیر یکسرگیردار با یک یا چند لایه پیزوالکتریک می باشد. در مقاله حاضر, تولید انرژی الکتریکی از ارتعاشات تیر یکسرگیردار ذوزنقه ای اویلر-برنولی, با یک لایه پیزوالکتریک و تحریک پایه, با استفاده از روش پارامترهای توزیع شده بررسی می گردد. در ابتدا, معادلات حرکت سیستم بصورت تحلیلی بدست آمده و سپس با استفاده از روش مودهای فرضی (مربوط به تیر مستطیلی), فرکانس های طبیعی سیستم محاسبه شده و نمودارهای مربوط به ولتاژ, جریان و توان ارائه گردیده اند. جهت صحه گذاری بر نتایج بدست آمده, نمودارهای ولتاژ, جریان و توان برای پیکره بندی ذوزنقه ای نزدیک به پیکره بندی مستطیلی که نتایج آن در مراجع منتشر شده است, مورد مقایسه قرار می-گیرد. در ادامه, پارامترهای عملکردی برداشت کننده انرژی با پیکره بندی ذوزنقه ای, با تغییرات مقدار مقاومت مصرف کننده انرژی مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد.